KG3019型高低浓甲烷传感器.doc

三、KG3019型高低浓甲烷传感器 1 概述 KG3019型高低浓甲烷传感器是一种数字式的甲烷浓度测量仪器。它采用三只发光数码管显示甲烷浓度的百分比数值，一只数码管显示正负号。当甲烷浓度超限时，自动发出声光报警信号，并且具有甲烷高低浓度自动转换检测功能，适用各类瓦斯矿井，尤其在高瓦斯突出矿井更能体现其优越性。另外，该传感器还能同各种类型、不同信号制式的系统或各类瓦斯监测设备相配套，如KJ92监控系统、KJ4监控系统、KJ2监测系统、A1监控系统、TF-200监控系统等，以及KG7005型风甲瓦斯闭锁装置、FDZB-1型风电甲烷闭锁装置、KHJ1智能型甲烷断电仪、KHJ2智能型甲烷断电仪等。当配接KP1005型远程断电器后，还可以对动力设备进行开停控制。 工作环境 a. 温 度 0～40℃ b. 相对湿度 ≤98 c. 大气压力 85～110kpa d. 有瓦斯及煤尘爆炸危险环境 2 主要技术指标 2.1 甲烷传感器测量范围 低浓元件工作，0～4.00CH4； 高浓元件工作，0～40.0CH4 2.2 测量误差 如表3－1所示。 2.3 报警点 0.5CH4、1.0CH4、0.75CH4、3.00CH4可选择。 报警方式传感器红色灯光闪烁，蜂鸣器间断声响。 2.4 输出信号制式 电流输出1～5mA； 频率输出200～1000Hz、5～15Hz，0～150～2000Hz，0～300～4000Hz。 表3－1 KG3019型高低浓甲烷传感器测量误差 工作元件 测量范围CH4 基本误差CH4 低浓元件 0.00～1.00 0.10 ＞1.00～2.00 0.20 2.00～4.00 0.30 高浓元件 0.0～5.0 ＞5.0～10.0 ＞10.0～20.0 ＞20.0～30.0 ＞30.0～40.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 2.5 数显分辨值 低浓0.01CH4；高浓0.11CH4 2.6 供电电源 9～24V，工作电流≤100mA 2.7 信号传输与本安供电最大距离 2km 2.8 工作方式 电脑控制高低浓度自动转换。当甲烷浓度低于3.5时，由低浓度元件进行检测；当甲烷浓度超过或等于3.5时，由电脑控制自动转换到高浓度元件检测；当甲烷浓度下降至2时，又自动转换到低浓度元件工作。 2.9 防爆型式 矿用本安兼隔爆型，防爆标志ExibdI 2.10 外形尺寸 175mm78mm138mm（见图3-1） 2.11 重量 ≤2kg 3 工作原理 甲烷传感器对甲烷的检测，是利用检测元件将甲烷在空气中的含量转换成电量，测量这一电量，即测量了甲烷浓度（见图3-2）。 1.为高浓度零点电位器W1 2.为高浓灵敏度电位器W4 3.为低浓零点电位器W2 4.为低浓灵敏度电位器W3 5.为高浓转换按钮SW1 6.为复位按钮SW2 图3-1 KG3019型高低浓甲烷传感器外形及各按钮功能示意图 低浓元件 测量电桥 高浓元件 测量电桥 A/D转换 CH4浓度显示 远程断电控制 高低浓度元件工作指示 声光报警 瓦斯浓度信号 单 片 微 机 及 外 围 电 路 前置放大 前置放大 图3-2 KG3019型高低浓甲烷传感器工作原理方框图 电量的形成本仪器采用热催化元件来检测低浓度甲烷0～3.5CH4，热导元件检测高浓度甲烷2～40CH4。 热催化元件检测原理将经过严格挑选搭配好的一对热催化元件接入低浓电桥的两个臂上涂上催化剂的元件为黑色元件，即检测元件，不涂催化剂的为白色补偿元件，通以适当的工作电流。在甲烷浓度为零时，将电桥调至平衡状态。当有甲烷与黑色催化元件接触时，甲烷借元件原有的温度而无焰燃烧，使元件温度增加，元件阻值增加阻值增量的大小与甲烷浓度成正比，电桥失去平衡，电桥输出端电位差增加，测量这一电位差，即可得到甲烷浓度，参见图3-3。 图3-3 低浓检测电桥 热导元件检测原理热导元件是由铂合金制成的米粒状元件，其中一个装在密封的气室中为温度补偿元件，另一个装在不密封的气室中为检测元件。根据科学实验的结果证明，各种气体的性能是不相同的。假定空气的热导率为1，则甲烷的热导率约为1.318。将经过严格挑选搭配好的一对热导元件接入高浓电桥的两个电臂上，通以适当的工作电流。在甲烷浓度为零时将高浓电桥调至平衡状态。当有甲烷气体存在时，由于补偿元件装在密封的气室中，它可以和外界的气体接触。由于甲烷的热导率比空气大，结果使与甲烷气体接触的检测元件被带走的热量比只与空气接触的补偿元件被带走的热量多，因而使检测元件温度下降，电阻值减少，高浓电桥失去平衡，高浓电桥输出端电位差增加，此电位差与甲烷浓度成正比，测量了该电位差即可得到甲烷浓度，参见图3-4。 图3-4 高浓检测电桥 4 使用说明 本传感器可通过一电缆4芯接入电源和输出信号。插座的第一脚为正电源线棕色，第二脚为负电源线黑或绿白线，第三脚为信号线蓝色，第四脚为断电控制信号线白色。 接通电源后，可按下列方法调零校准 （1）调整低浓零点与灵敏度 a. 调整零点用小螺丝刀轻轻旋转零点电位器顺时针调大，待显示值为0.00时，停止调整。 b. 标定灵敏度将浓度为2.00的甲烷标准气样通入传感器的气室流量为300毫升/分，待显示稳定后，用小螺丝刀轻轻旋转灵敏度电位器顺时针调大，待显示器显示2.00时，停止调整。 c. 通入新鲜空气，能正确回到零点，说明已调整好，否则重复步骤a和b注如果灵敏度电位器调节圈数过多，可能影响零点。 （2） 调整高浓零点与灵敏度 按一下高浓转换按钮，使之转到高浓 a. 调整零点用小螺丝刀轻轻旋转零点电位器顺时针调大，待显示值为0.0时，停止调整。 b. 标定灵敏度将浓度为2.0的甲烷标准气样通入传感器的气室流量为300毫升/分，待显示值稳定后，用小螺丝刀轻轻旋转灵敏度电位器顺时针调大，显示器显示2.0时，停止调整。 c. 通入新鲜空气，能正确回到零点，说明已调整好，否则重复步骤a和b注如果灵敏度电位器调节圈数过多，可能影响零点。 d. 高浓调整好后，按一下复位按钮，使之转入正常工作状态。 5 维修与复校 传感器使用一段时间后，为了保证检测准确度，必须对其经常性地、定期地校准。 （1） 传感器本身测量误差主要决定于催化元件的误差，若长期使用而不校准，则误差就会加大，因此建议每隔一周进行一次调零及灵敏度校准。 （2） 最好每半年更换一次催化元件。 （3） 要根据作用场所的含尘量大小，定期进行探头清洗和电路复测。 （4） 印制板上更换元件，不得改变元件型号、规格、电路参数等。元件更换后，必须涂复绝缘漆，至少涂两次。 （5） 当需要更换传感器探头中的黑白元件或因故障需要维修而必须将传感器拆下时，应先切断传感器电源后再拆；待传感器重新装上后，再送电。切勿带电拆、装传感器，以免损坏。 19